振幅和差单脉冲雷达
振幅和差单脉冲雷达振幅和差单脉冲雷达在自动测角中的应用
姓名：
学号：
2014-12-20
西安电子科技大学
信息对抗
摘要：
在雷达系统中，为了确定目标的位置，不仅需要知道距离参量，同时也需要知道目标的空间方位，为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中，为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中，有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，单脉冲雷达的种类很多，最常用的是振幅和差单脉冲雷达。
关键字：雷达自动测角系统振幅和差单脉冲雷达
一、单脉冲雷达
什么是单脉冲雷达？
单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。
单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类（本次只研究振幅比较法）。它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。
二、振幅和差单脉冲雷达
振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。此次试验只研究和差式雷达。
1)基本原理
a.角误差信号。雷达天线在一个角平面内有两部分重叠的波束，如图（a），振幅和差式单脉冲雷达取得角误差信号的基本方法就是将这两个波束同时收到的信号进行和、差处理，分别得到和信号和差信号，分别如图（b）、（c）所示，其中差信号即该角平面内的角误差信号。
振幅和差单脉冲雷达波束图
（a）两馈源形成的波束；（b）和波束；（c）差波束
由图（a）可以看出；若目标处在天线轴线方向，误差角ε，则两波束收到的回波信号振幅相同，信号差等于零。目标便利等信号轴线而有一误差角ε时，差信号输出振幅与ε成正比而其符号（相位）则由偏离的方向决定。和信号除用作目标检测和距离跟踪外，还用作角误差信号的相位基准。
b.和差比较器与和差波束。和差比较器是单脉冲雷达的重要部件，用以完成和、差处理，形成和差波束。用得较多的是双T接头，如下图（a），有四个端口：Σ端、Δ端和1、2端。从Σ端输入信时，1、2端便输出等幅相同信号，Δ端无输出；若从1、2端输入相同的信号，则Δ端输出两者的差信号，Σ端输出和信号。
和差比较器的示意图如下图（b），它的1、2端与形成两个波束的两相邻馈源1、2相接。
双T 接头及和差比较器示意图
c. 目标角度测量的基本处理流程：
目标角度测量的基本处理流程框图如右图。其处理的基本原理是：发射机产生电磁信号（如正弦波短脉冲），经由天线调制，辐射到空中。发
向后再辐射回到雷达的信号被雷达天线采集，并送到接收机，在接收机中，该信号被处理以检测目标的存在并且确定其位置。
2) 公式推导
如图所示，平面两波束相互部分交叠，其等强
信号轴的方向已知，两波束中心轴与等强信号轴的偏角 也已知。假设目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成
()
()()???-=+=θθθθθθ02
01)(F F F F
两波束接收到的目标回波信号可以表示成：
()()()()()()???-==+==θθθθθθθθ022
011F K F K u F K F K u a a a a
其中 为回波信号的幅度系数。
由()
θ1u 和()θ2u 可计算得到其和值 及差值 分别如下:
()()()()()()
()()()()()()???--+=-=-++=+=?
∑θθθθθθθθθθθθθθ00210021F F K u u u F F K u u u a a
其中
()()()θθθθθ-++=∑00)(F F F 称为和波束方向图；
()()()θθθθθ--+=?00)(F F F 称为差波束方向图。
若θ很小（在等强信号轴附近），根据泰勒公式可以将()θθ+0F 和()
θθ-0F 展开近似为：
()()()()
()()()()()()
()()?
??'-=+'-=-'+≈+'+=+θθθθθθθθθθθθθθθθθθ002
000002000F F o F F F F F o F F F 进一步可以得到：
()()()()
??
?'≈≈?∑θθθθθ0022F K u F K u a a
归一化和差信号值可得:
()()()()
υθ
θθθθθ='=∑?00F F u u
其中()()
00θθυF F '=
是天线方向图在波束偏转角0θ处的归一化斜率系数。
即可计算得到目标回波信号偏角θ为：
()()υθθθ1∑?=
u u
对于振幅定向法来说，其优点是测向精度较高，便于自动测角，缺点是系统较复杂，作用距离较小等。
3)单平面振幅和差单脉冲雷达的组成
根据上述原理, 可画出单平面振幅和差单脉冲雷达的基本组成方框图, 如下图所示。系统的简单工作过程为:
发射信号加到和差比较器的Σ端, 分别从1、2端输出同相激励两个馈源。
接收时, 两波束的馈源接收到的信号分别加到和差比较器的1、2端, Σ端输出和信号,Δ端输出差信号。和、差两路信号分别经过各自的接收系统。
中放后, 差信号作为相位检波器的一个输入信号, 和信号分三路: 一路经检波视放后作为测距和显示用; 另一路用作和、差两支路的自动增益控制, 再一路作为相位检波器的基准信号。
和、差两中频信号在相位检波器进行相位检波, 输出就是视频角误差信号, 变成相应的直流误差电压后, 加到伺服系统控制天线跟踪目标。和圆锥扫描雷达一样, 进入角跟踪之前, 必须先进行距离跟踪, 并由距离跟踪系统输出一距离选通波门加到差支路中放, 只让被选目标的角误差信号通过。
单平面振幅和差单脉冲雷达简化方框图
三、仿真
1.在二维平面下单一天线的方向图
代码：
x=-1.5:0.001:1.5; %方向θ
F=(1+cos(x))./2.*abs(sin(pi*10*sin(x))./(pi*10*sin(x))); %方向图函数
plot(x,F);grid on;xlabel('theta');ylabel('F(theta)');
legend('平面方向图');
2.在二维平面下双天线的方向图
代码：
x=-1.5:0.001:1.5;
a=x+0.06;b=x-0.06;
F1=(1+cos(a))./2.*abs(sin(pi*10*sin(a))./(pi*10*sin(a))); % 1天线方向图
F2=(1+cos(b))./2.*abs(sin(pi*10*sin(b))./(pi*10*sin(b))); %2天线方向图
subplot(2,1,1);plot(x,F1, 'r',x,F2, 'b');grid
on;xlabel('theta');ylabel('F(theta)');
legend('两天线平面方向图');
F=F1+F2;
subplot(2,1,2);plot(x,F);grid on;xlabel('theta');ylabel('F(theta)');
legend('天线综合平面方向图');
3.产生目标
代码：
s=input('请输入目标角度（±0.04）=')
x=-1.5:0.001:1.5;
a=x+0.06;b=x-0.06;
F1=(1+cos(a))./2.*abs(sin(pi*10*sin(a))./(pi*10*sin(a))); % 1天线
方向图
F2=(1+cos(b))./2.*abs(sin(pi*10*sin(b))./(pi*10*sin(b))); %2天线方向图
plot(x,F1, 'r',x,F2, 'b');hold on;
plot([s,0],[0,1]);grid on;xlabel('theta');ylabel('F(theta)');
legend('方向图及目标位置');
4.系统分析处理
代码：
%%接收后的信息处理
x=s;
a=x+0.06;b=x-0.06;
F1=(1+cos(a))./2.*abs(sin(pi*10*sin(a))./(pi*10*sin(a))); %1天线振幅
F2=(1+cos(b))./2.*abs(sin(pi*10*sin(b))./(pi*10*sin(b))); %2天线振幅
FA=F1+F2;FD=F1-F2; %振幅和差
uB=FD/FA; %电压差和比
v=-25.73; % v为天线方向图在波束偏转角0处的归一化斜率系数。
theta=uB/v %目标所在角度
四、实验心得
通过这次对振幅和差单脉冲雷达的仿真性试验，让我充分理解到了振幅和差式雷达
的工作原理，以它在自动测角应用的可靠性，让我对雷达系统有了更加深刻的认识。让我更加明白雷达系统比我想象的更加复杂，使我能够更加的潜心于学习。
五、附录（完整AMP.m文件）
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%%产生目标并在方向图中展示
s=input('请输入目标角度（±0.04）=')
x=-1.5:0.001:1.5;
a=x+0.06;b=x-0.06;
F1=(1+cos(a))./2.*abs(sin(pi*10*sin(a))./(pi*10*sin(a))); % 1天线方向图
F2=(1+cos(b))./2.*abs(sin(pi*10*sin(b))./(pi*10*sin(b))); %2天线方向图
plot(x,F1, 'r',x,F2, 'b');hold on;
plot([s,0],[0,1]);grid on;xlabel('theta');ylabel('F(theta)');
legend('方向图及目标位置');
%%接收后的信息处理
x=s;
a=x+0.06;b=x-0.06;
F1=(1+cos(a))./2.*abs(sin(pi*10*sin(a))./(pi*10*sin(a))); %1天线振幅
F2=(1+cos(b))./2.*abs(sin(pi*10*sin(b))./(pi*10*sin(b))); %2天线振幅
FA=F1+F2;FD=F1-F2; %振幅和差
uB=FD/FA; %电压差和比
v=-25.73; % v为天线方向图在波束偏转角0处的归一化斜率系数。
theta=uB/v %目标所在角度
仿真题目一 单脉冲和差测角仿真
仿真题目一单脉冲和差测角仿真 题目要求：采用高斯型天线方向图绘制单脉冲和差测角的和、差波束及∑ ? 波形，并将 ∑?数据制表，以便找出偏离等信号轴的角度，给定∑ ? 的值即可给出偏离角度。 1.单脉冲和差测角原理 雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的方向性，分为振幅法和相位法两大类，其中振幅法测角又分为最大信号法和等信号法，等信号测角采用两个相同且彼此部分重叠的波束，其方向图如下图1所示，若目标处在两波束的交叠轴OA 方向，则两波束收到的信号强度相等，否则一个波束收到的信号强度高于另一个，故常称OS 为等信号轴。当两个波束收到的回波信号相等时，等信号轴所指的方向即为目标方向。若目标处在OB 方向，波束2的回波比波束1的强，处在OC 方向时，则与之相反，因此比较两个波束回波的强弱就可以判断目标偏离等信号轴的方向，并可用查表的方法估计出偏离等信号轴的大小。 图1等信号测角（a）波束（b）显示器画面 设天线电压方向性函数为)(θF ，等信号轴OA 的指向为0θ，则波束1、2的方向性函数可分别写为 ) ()()()()()(2211o k o k F F F F F F θθθθθθθθθθ--==-+==k θ为0θ与波束最大值方向的偏角。 用等信号法测量时，波束1接收到的回波信号)()(11t k KF KF u θθθ-==，波束2收到的回波电压值)()-()(22t k t k KF KF KF u θθθθθ+=-==，式中t θ为目标偏离等信号轴0θ的角度，这里对1u 和2u 信号进行和差法处理，可以获得目标信号t θ的信
息。 由1u 及2u 可以求得其差值)(θ?及和值)(θ∑，即 )]()([)()()(21t k t k F F K u u θθθθθθθ+--=-=?)] ()([)()()(21t k t k F F K u u θθθθθθθ++-=+=∑在等信号轴附近差信号及和信号分别可近似表示为 k d dF o t t θθθ θθθ=≈?|) (2)(k F o t )(2)(θθ≈∑即可求得其和差波束)(θ∑及)(θ?，如图2所示。归一化的和差值为 o d dF F o t θθθ θθθ==∑?|)()(，由于 ∑ ? 正比于目标偏离0θ的角度t θ，故可用它来判读t θ的大小及方向。 图2和差测角法（a ）两波束的方向图（b ）差波束响应（c ）和波束响应 2.单脉冲和差测角仿真
单脉冲雷达
雷达大作业 单脉冲雷达在测角方面的应用 班级： 1302019 姓名： 指导教师：魏青
一、引言 1、背景 对目标的定向，是雷达的主要任务之一，单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。之所以叫“单脉冲”，是因为这种方法只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。单脉冲技术由于其良好的测角、角跟踪性能和抗干扰能力，因此除了在跟踪雷达中应用之外，还广泛应用到各种武器平台的控制雷达当中。本文分析了标定方法确定天线方向图信息的理论有效性，给出利用标定结果进行宽带单脉冲测角的方法。 2、简介 宽带单脉冲雷达是将传统的单脉冲雷达加载宽带信号。在宽带信号观测下，目标可认为由一系列孤立的散射点组成。从而宽带单脉冲雷达测角实际上是测定一系列散射点的角度。宽带单脉冲雷达测角具有广泛的应用价值，除了标跟踪，还可以应用于三维成像。根据对宽带单脉冲测角的基本原理分析可知，天线方向图在测角中发挥了重要的作用，目前的文献在讨论宽带单脉冲测角时，通常都是采取与文献类似的方法: 根据理论模型，设定方向图函数。对于实际的宽带单脉冲雷达系统，方向图函数通常并不是严格的满足理论模型。此外，精确测量实际雷达系统的方向图际雷达系统进行标定来为测角提供必要的方向图信息。 二、单脉冲雷达的自动测角系统中的优势 1、角度跟踪精度 与圆锥扫描雷达相比，单脉冲雷达的角度跟踪精度要高得多。其主要原因有以下两点： 第一，圆锥扫描雷达至少要经过一个圆锥扫描周期后才能获得角误差信息，在此期间，目标振幅起伏噪声也叠加在圆锥扫描调制信号（角误差信号）上形成干扰，而自动增益控制电路的带宽又不能太宽，以免将频率为圆锥扫描频率的角误差信号也平滑掉，因而不能消除目标振幅起伏噪声的影响，在锥扫频率附近一定带宽内的振幅起伏噪声可以进入角跟踪系统，引起测角误差。而单脉冲雷达是在同一个脉冲内获得角误差信息，且自动增益控制电路的带宽可以较宽，故目标振幅起伏噪声的影响基本可以消除。 第二、圆锥扫描雷达的角误差信号以调制包络的形式出现，它的能量存在于上、下边频的两个频带内，而单脉冲雷达的角误差信息只存在于一个频带内。故圆锥扫描雷达接收机热噪声的影响比单脉冲雷达大一倍。单脉冲雷达的角跟踪精度比圆锥扫描雷达的要高一个量级，约为0.1-0.2密位。
基于Web的DLD—100A型单脉冲二次雷达远程监控系统
基于Web的DLD—100A型单脉冲二次雷达远程监控系统 基于Web的航管二次雷达的远程监控可供雷达维护人员远程的掌握雷达的运行状态、故障情况，便于即使的采取措施，保障雷达的正常运行。本项目主要探讨了运用Tomcat架构的服务器为远程客户端提供雷达数据接入。这样可以达到远程监控二次雷达运行情况的目的。 标签：单脉冲二次雷达；Tomcat；远程监控 引言 中国民航飞行学院广汉机场二次雷达站是国家重点建设工程项目，使用的是中国电子科技集团公司南京十四所研发的DLD-100A单脉冲二次雷达。该二次雷达在本地有两个监控席位，用网线分别接到两台电脑上进入雷达监控软件。该监控席位主要是为雷达站值班人员提供实时的雷达原始数据，方便对雷达的运行状态进行监控。雷达维护人员除了在雷达站本地观察雷达运行状态外，不能进行远程监视，给日常维护工作带来一定的限制。如果能通过网络解决对雷达本地的原始数据监视，维护人员可以远程的掌握雷达的运行状态、故障情况，便于即使的采取措施，保障雷达的正常运行。 1 课题描述 国内外对雷达远程监控的研究比较多，主要有基于硬件传输的远程监控和基于单片机的远程监控系统的研究。上述研究均需要有专有通信设备、通信线路的支持，成本都比较高，设计不灵活，不易改进等缺陷。 现今Internet的技术的高度发展，数据通过Internet可以方便传输到任何地方。基于WEB的雷达监视能通过网络解决对雷达本地的原始数据监视，维护人员可以在任何可以上网的地方掌握雷达的运行状态、故障情况，便于及时的采取措施，保障雷达的正常运行。 基于web的远程控制软件开发毕业设计的主要任务是要求能够从web的远程监视并控制二次雷达运行状况。采用服务器（Server），客户端（Client）模式，使用Tomcat服务器上运行JSP（Java Server Pages）和Servlet（一种服务器端的Java应用程序，实现基本的远程监视控制要求。 2 相关技术 2.1 Tomcat 服务器 是一个免费的开放源代码的Web 应用服务器。Tomcat 运行时占用的系统资源小，扩展性好，支持负载平衡与邮件服务等开发应用系统常用的功能；而且它还在不断的改进和完善中，任何一个感兴趣的程序员都可以更改它或在其中加入
单脉冲雷达理以及应用
单脉冲定向原理 对目标的定向，即测定目标的方向，是雷达的主要任务之一。单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。所谓“单脉冲”，是指使用这种方法时，只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。根据从回波信号中提取目标角信息的特点，可以将单脉冲定向分为两种基本的方法：振幅定向法和相位定向法，分别见于下图。除了上述两种方法外，由它们合成的振幅—相位定向法（或称为综合法）也得到了广泛的应用。 图2-1 单脉冲振幅定向法 图2-2单脉冲相位定向法 2.1 振幅定向法 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。 如图所示，平面两波束相互部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中心轴与等强信号轴的偏角0θ也已知。假设目标回波信号来向与等强信号轴向的夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成 ()()()???-=+=θθθθθθ02 01)(F F F F （2-1） 两波束接收到的目标回波信号可以表示成：
()()()()()()???-==+==θθθθθθθθ022 011F K F K u F K F K u a a a a （2-2） 其中a K 为回波信号的幅度系数。 对于比幅法，直接计算两回波信号的幅度比值有： ()()()() θθθθθθ-+=0021F F u u （2-3） 根据上式比值的大小可以判断目标回波信号偏角θ的方向，再通过查表就可以估计出θ的大小。 对于和差法，由()θ1u 和()θ2u 可计算得到其和值()θ∑u 及差值()θ?u 分别如下: ()()()()()()()()()()()()???--+=-=-++=+=? ∑θθθθθθθθθθθθθθ00210021F F K u u u F F K u u u a a （2-4） 其中()()()θθθθθ-++=∑00)(F F F 称为和波束方向图； ()()()θθθθθ--+=?00)(F F F 称为差波束方向图。 若θ很小（在等强信号轴附近），根据泰勒公式可以将 ()θθ+0F 和()θθ-0F 展 开近似为： ()()()()()()()()()()()()???'-=+'-=-'+≈+'+=+θ θθθθθθθθθθθθθθθθθ002000002000F F o F F F F F o F F F 进一步可以得到： ()()()()???'≈≈? ∑θθθθθ0022F K u F K u a a （2-5） 归一化和差信号值可得: ()()()() υθθθθθθ='=∑?00F F u u (2-6) 其中()()00θθυF F '= 是天线方向图在波束偏转角0θ处的归一化斜率系数。
一次雷达和二次雷达
１ 一次雷达与二次雷达 二次雷达与一次雷达基本上是并行发展的。与一次雷达相比，二次雷达有回波强、无目标闪烁效应、询问波长与应答波长不等的特点，从而消除了地物杂波和气象杂波的干扰。单脉冲技术应用于二次雷达，可以方便地基于多个波束对目标测量，进而有效地增加数据冗余度，提高角度测量的精度。对应答处理而言，单脉冲技术的应用，大大提高了在混叠或交织情况下对应答码的解码能力，使单脉冲二次雷达与常规二次雷达相比实现了一次质的飞跃。 二次雷达与一次雷达的根本区别是工作方式不同。一次雷达依靠目标对雷达发射的电磁波的反射机理工作，它可以主动发现目标并对目标定位；二次雷达则是在地面站和目标应答机的合作下，采用问答模式工作。目前的航管二次雷达共有七种询问模式，分别称为１、２、３／Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ和Ｓ模式。根据询问脉冲Ｐ１与Ｐ３的间距决定（Ｓ模式除外）各种询问模式。 机载应答机发出的应答码由１６个信息码位组成，这些码位的代号依次是 Ｆ１、Ｃ１、Ａ１、Ｃ２、Ａ２、Ｃ４、Ａ４、Ｘ、Ｂ１、Ｄ１、Ｂ２、Ｄ２、Ｂ４、Ｄ４、Ｆ２ 和ＳＰＩ。每个码位都有两种状态，即有脉冲或无脉冲。有脉冲时为“１”，无脉冲时为“０”。Ｆ１与Ｆ２的０．５电平处的脉冲前沿间隔为２０．３±０．１μｓ，称为框架脉冲，它们是二次雷达应答信号的标志脉冲，均恒为“１”状态。Ｘ位是备用状态，恒为“０”。两个框架脉冲（Ｆ１与Ｆ２）之间的１２个信息码位，可以编成４ ０９６个独立的应答码。ＳＰＩ是特殊定位识别码，当两架飞机相互接近或者应答码相同时，调度员可以要求其中的一架飞机在已回答的１２个码位基础上再增加一个ＳＰＩ脉冲，以便准确识别。二次雷达应答信号组成如图１所示。 ２ 应答处理器系统组成 单脉冲二次雷达应答信号处理的基本流程如图２所示。 在视频预处理器中，和与差支路的∑、△视频信号，经Ａ／Ｄ转换器进行数字化处理后，变成两组８位的数字信号传送给应答处理机；将∑接收单元与△接收单元的信号经相位鉴别器，生成表示目标在波束中心左侧或右侧的轴向指示信号ＢＩ（２位），送应答处理器；∑与ΩＳＬＳ（１位）；接收信号 经６ｄＢ检测、反窄处理、二分层产生ＰＳＶ（处理后的和视频，１位）。视频预处理器产生上述信号并输入给应答处理机，进行框架检测、和差比计算、码装配等处理，最终形成应答报告输出给点／航迹处理计算机。应答处理机系统的组成如图３。 在应答处理机中选用了Ｌａｔｔｉｃｅ公司的ＥＰＬＤ作为主处理芯片（ｉｓｐＬＳＩ１０３２Ｅ）。该芯片有６４个Ｉ／Ｏ端，８个指定输入端，６ ０００个逻辑门，１９２个寄存器，最大时延≤１２ｎｓ，通过简单的５线接口，即可用ＰＣ机对线路板上菊花链结构的最多８个芯片进行编程。ＰＣ１０４是嵌入式计算机，其ＣＰＵ是一片兼容的６４位第六代处理器，运行速度可达３００ＭＨｚ，其图形处理器可支持各种ＬＣＤ及ＴＦＴ显示屏，同时支持ＰＳ／２键盘、ＰＳ／２鼠标、两串行接口、一并行接口、ＵＳＢ接口、声卡功能。 应答处理机的工作原理：１位ＰＳＶ、８位和视频、８位差视频、２位轴向指示及１位接收旁瓣抑制信号，在经过输入缓冲并与系统时钟信号同步后，其中的ＰＳＶ信号进入边沿产生电路，所产生的前沿延迟一个框架时间（２０．３μｓ）后与未延迟的前沿信号相与给出目标框架，启动４个解码器中处于空闲状态的装配器开始解码工作，产生解码需要的定时脉冲序列。同时和视频、差视频、轴向指示、旁瓣抑制信号送入视频采样电路，经过视频采样产生的ＳＶＡ（和视频幅度）和ＤＶＡ（差视频幅度）经和差比计算电路产生ＳＤＲ值，ＳＶＡ、ＤＶＡ、ＳＤＲ送数字寄存器进行延迟，延迟及未延迟的ＳＶＡ、ＳＤＲ、轴向指示、接收旁瓣抑制和目标前沿信号一起送入代码装配器，在定时脉冲的作用下，对目标应答信息进行解码、去除幻影应答、解旁瓣应答和军事告急应答。经过进一步相关、确认和修正后，将目标的ＳＶＡ和ＳＤＲ代码、综合的代码置信度信息及一些标志信息送代码装配总线，在输出控制的情况
仿真题目一单脉冲和差测角仿真
仿真题目一 单脉冲和差测角仿真 题目要求：采用高斯型天线方向图绘制单脉冲和差测角的和、差波束及∑ ? 波形，并将 ∑?数据制表，以便找出偏离等信号轴的角度，给定∑? 的值即可给出偏离角度。 1. 单脉冲和差测角原理 雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的方向性，分为振幅法和相位法两大类，其中振幅法测角又分为最大信号法和等信号法，等信号测角采用两个相同且彼此部分重叠的波束，其方向图如下图1所示，若目标处在两波束的交叠轴OA 方向，则两波束收到的信号强度相等，否则一个波束收到的信号强度高于另一个，故常称OS 为等信号轴。当两个波束收到的回波信号相等时，等信号轴所指的方向即为目标方向。若目标处在OB 方向，波束2的回波比波束1的强，处在OC 方向时，则与之相反，因此比较两个波束回波的强弱就可以判断目标偏离等信号轴的方向，并可用查表的方法估计出偏离等信号轴的大小。 图1 等信号测角（a ）波束（b ）显示器画面 设天线电压方向性函数为)(θF ，等信号轴OA 的指向为0θ，则波束1、2的方向性函数可分别写为 ) ()()()()()(2211o k o k F F F F F F θθθθθθθθθθ--==-+== k θ为0θ与波束最大值方向的偏角。 用等信号法测量时，波束1接收到的回波信号)()(11t k KF KF u θθθ-==，波束2收到的回波电压值)()-()(22t k t k KF KF KF u θθθθθ+=-==，式中t θ为目标偏离等信号轴0θ的角度，这里对1u 和2u 信号进行和差法处理，可以获得目标信号t θ的信
息。 由1u 及2u 可以求得其差值)(θ?及和值)(θ∑，即 )]()([)()()(21t k t k F F K u u θθθθθθθ+--=-=?)]()([)()()(21t k t k F F K u u θθθθθθθ++-=+=∑ 在等信号轴附近差信号及和信号分别可近似表示为 k d dF o t t θθθ θθθ=≈?|) (2)( k F o t )(2)(θθ≈∑ 即可求得其和差波束)(θ∑及)(θ?，如图2所示。归一化的和差值为 o d dF F o t θθθ θθθ==∑?|)()(， 由于 ∑ ? 正比于目标偏离0θ的角度t θ，故可用它来判读t θ的大小及方向。 图2 和差测角法（a ）两波束的方向图（b ）差波束响应（c ）和波束响应 2. 单脉冲和差测角仿真
振幅和差单脉冲雷达
振幅和差单脉冲雷达振幅和差单脉冲雷达在自动测角中的应用 姓名： 学号： 2014-12-20 西安电子科技大学 信息对抗
摘要： 在雷达系统中，为了确定目标的位置，不仅需要知道距离参量，同时也需要知道目标的空间方位，为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中，为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中，有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，单脉冲雷达的种类很多，最常用的是振幅和差单脉冲雷达。 关键字：雷达自动测角系统振幅和差单脉冲雷达 一、单脉冲雷达 什么是单脉冲雷达？ 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。 单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类（本次只研究振幅比较法）。它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。 二、振幅和差单脉冲雷达 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。此次试验只研究和差式雷达。
单脉冲雷达角度跟踪技术研究
单脉冲雷达角度跟踪技术研究 【摘要】简单介绍了单脉冲雷达的特点及工作原理，重点分析了多部干扰机对单脉冲雷达的角度干扰问题，并对相干干扰和非相干干扰的干扰效果进行了讨论，指出两点源非相干干扰是实际工程中一种比较理想的干扰方式。 【关键词】单脉冲雷达、角度跟踪、相干干扰、非相干干扰 一、引言 对雷达进行干扰要对准雷达的四个系统：显示系统、距离跟踪系统、速度跟踪系统和角度跟踪系统。在雷达发展的早期，只要对前三个系统中的一个(或两个)系统进行有效地干扰，就可达到破坏雷达角跟踪系统正常工作的目的。现在随着新体制雷达的出现和抗干扰技术的不断提高，尤其是单脉冲雷达体制的出现，使很多干扰技术难以奏效。本文以振幅和差式单脉冲雷达为例，讨论了用多部干扰机对单脉冲雷达实施干扰的情况。 二、分析 1．单脉冲雷达 ◆定义 单脉冲雷达是指由单个回波脉冲即可获得目标空间角信息的雷达。 ◆特点 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它有较高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。美国、英国、法国和日本等国军队大量装备单脉冲雷达，主要用于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。目前使用的单脉冲雷达基本上都实现了模块化、系列化和通用化，具有多目标跟踪、动目标显示、故障自检、维修方便等特点。 ◆分类 根据从回波中获取角信息的方式(测角法)不同，单脉冲雷达可分为振幅法(比幅)、相位法(比相)和综合法(振幅相位)3种。这3种测角法又可用3种角度鉴
别器(振幅式、相位式、和差式)中的任何一种来获得目标的角度信息，因此综合起来有9种形式的单脉冲雷达系统，其中以振幅和差式单脉冲雷达系统用的最多。通常分为有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类。 工作原理 单脉冲雷达每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。它具有圆锥扫描雷达所没有的优点：获得角误差信息的时间短(以微秒计算)；不受回波振幅起伏变化的影响；测角精度高(0．1～0．5mil)；测角支路抗幅度调制干扰(如回答式倒相干扰)的能力强。振幅和差式单脉冲雷达系统的基本工作原理：将两个比幅天线方向图所得的幅度不同的信号经过和差变换器之后，再把和信号(U∑ )、差信号(U△ )加到鉴相器得出差信号。 2 雷达角跟踪技术 2．1 信号处理和测量技术 PD采用一种合适的且可以适当改变的配置方式及数据处理算法，可成功的实现跟踪低仰角目标。假定一种处理算法，地面的反射系数应有一个确定的模型(如镜面反射和几何光学原理)，重要的是要估计这样的算法偏离假定的反射模型的灵敏度如何。在一个真实系统中，这样的偏差肯定会发生。即使是光滑的镜面表面(理想的镜面反射)，当雷达位于几倍天线直径大的该表面时，由物理光学原理即菲涅尔区，也需要校正。关键的问题是，在反射的雷达信号中有多少是未知量，要确定这些未知量，雷达需要测量的量是多少，很明显，在多路径效应下，未知数的数量会增加。雷达必须做更多的测量才能获得反射平面的信息以鉴别目标的真实仰角。但是更多的工作是需要找到最优的算法，需要确定它们对不同反射系数模型的灵敏度。
振幅和差单脉冲雷达
[文档标题] [文档副标题] 姓名： 学号： 摘要： 在雷达系统中，为了确定目标的位置，不仅需要知道距离参量，同时也需要知道目标的空间方位，为此需要知道目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中，为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据传送到计算机中。在自动测角系统中，有一种典型的方式——单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，单脉冲雷达的种类很多，最常用的是振幅和差单脉冲雷达。 关键字：雷达 自动测角系统 振幅和差单脉冲雷达 一、 单脉冲雷达 什么是单脉冲雷达？ 单脉冲雷达是一种精密跟踪雷达。它每发射一个脉冲，天线能同时形成若干个波束，将各波束回波信号的振幅和相位进行比较，当目标位于天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位相等，信号差为零；当目标不在天线轴线上时，各波束回波信号的振幅和相位不等，产生信号差，驱动天线转向目标直至天线轴线对准目标，这样便可测出目标的高低角和方位角，从各波束接收的信号之和，可测出目标的距离，从而实现对目标的测量和跟踪。 单脉冲雷达通常有振幅比较单脉冲雷达和相位比较单脉冲雷达两大类（本次只研究振幅比较法）。它有较 高的测角精度、分辨率和数据率，但设备比较复杂。单脉冲雷达早在60年代就已广泛应用。在军事上主要用 于目标识别、靶场精密跟踪测量、弹道导弹预警和跟踪、导弹再入弹道测量、火箭和卫星跟踪、武器火力控制、炮位侦察、地形跟随、导航、地图测绘等；在民用上主要用于中交通管制。 2014-12-20 信息对抗
单脉冲雷达设计
1 雷达距离方程: 其中, P t 为发射功率，G 为天线增益，σ为目标雷达横截面积，λ为传播波长，S min 为最小可检测信号。但是由于： （1） 最小可检测信号的统计特征（接收机噪声决定）。 （2） 目标雷达横截面积的起伏和不确定性。 （3） 雷达系统的损耗。 （4） 地球表面和大气层引起的传播效应。 因此，距离指标必须包括雷达探测一个特定距离上规定目标的概率，且在无目标回波出现时有规定的虚假检测概率。雷达作用距离将是检测概率P d 和虚警概率P fa 的函数。 检测概率和虚警概率是由用用户对系统的要求所确定。根据确定的检测概率和虚警概率，可以求出最小的信噪比S/N 。 关于三者之间的关系，Albersheim 研究出一个简单的检经验公式： S/N=A+0.12AB+1.7B 注：信噪比是一个数字，不用dB 表示。 式中: A=ln[0.62/P fa ]和B=ln[P d /(1-P d )] 2 脉冲积累对检测性能的改善： 多个脉冲积累后可以有效提高信噪比，从而改善雷达的检测能力。实际情况下，利用检波后积累都存在积累损耗。 利用统计检测理论，可以求得检波后积累效率和所要求的每个脉冲信噪比（S/N ）n ,积累损耗和积累改善因子可由书本查出，他们()4max 322max 422min 44R G P R A P S P t r t i r πσλπλσ===
只随检测概率和虚警概率稍稍变化。 如果同样的n个脉冲由理想的检波后积累器积累，得到信噪比要小于单个信噪比的n倍。则存在损耗，检波后积累效率可定义为： E i(n)=(S/N)1/n(S/N)n 积累损耗（dB）定义为: L i(n)=10log[1/E i(n)] 积累n个脉冲后，雷达方程为： R max4=P t GA eσ/(4π)2kT0BF n(S/N)n 方程中除（S/N）n是n个要积累的相同脉冲中每个脉冲的信噪比以外，其余参数与先前使用相同。当n为确定参数时，查询表可得E i(n)。每个脉冲信噪比可由Albersheim经验公式得到： (S/N)n=-5lg n +[6.2+4.54/(n-0.44)0.5]*lg(A+0.12AB+1.7B) 积累损耗或效率是理论上的损耗，在雷达中用于实现积累过程的实际方法也会引起损耗。 3 匹配滤波器接收机： 定义：雷达接收机输出信号峰值-噪声（功率）比最大将使目标可检测性最大，能做到这一点的线性网络称为匹配滤波器。 匹配滤波器的冲击响应函数：h(t)=G a s(t m-t) 总结： （1）匹配滤波器的输出峰值信号-平均噪声比仅与接收信号的总能量和单位带宽的噪声功率有关。 （2）最大输出信噪比：2E/N
单脉冲雷达的改进方法
收稿日期225 作者简介刘才斌(2 ),男,湖北公安人,硕士、副教授, 主要研究方向雷达教学与研究。 文章编号:1002206402(2008)增刊20027202 单脉冲雷达的改进方法 刘才斌,王大鹏,张仲华 (武汉军械士官学校,湖北 武汉 430075) 摘 要:单脉冲体制的雷达以其在测角、跟踪方面的优越性,现在被广泛应用于各电子侦察部(分)队。但该体制也由于和、差通道的幅相特性的不一致,产生了测角误差,进而影响了系统的测角及跟踪性能。某型雷达由于在接收机中采用幅度、相位实时自动调整系统,使幅相一致性得到明显的提高,从而使测角误差大大减小。 关键词:单脉冲体制,测角误差,跟踪特性中图分类号:TP 391 文献标识码:A The Si n gle Pulse System Ra da r M ea sur es the Ca pe an d Follows the I m pr ovem en t of the Character ist i c L I U C ai 2bin,W AN G D a 2peng,ZHAN G Zhong 2hua (W uha n O rdnancy N on 2co mm issioned Of f icer A ca de my of PL A ,W uha n 430075,China ) Abstra ct:T he radar of the single pulse syste m th ink s it s in the asp ect s of m easuring t he Cap e and fo llow of super i o r ,now w a s p robed a brigade in each elect ron ics by the ex tensive appl ica t i on 1B u t that system too because of and,differ an inconfo r m ity fo r m utual ly characteristic of the pa ssage,produce to m ea sure the Cap e erro r m argin ,then affected the system m easure the C ape and fol l ow the funct ion 1Som e type rada r becau se of adop t ing the range in rece ive m achine ,m u tua lly an exa ltat ion fo r solidly hour au tom a t ic adjustm ent system ,m aking first m utually the consistency ge ts obvi ously,from but m ake m ea sure the Cap e erro r m argin to let up consum edly . Key words :the single p ulse syste m m easures ,m easure the e rror m argin of the angle ,i mp rovem ent m ethod 引 言 在战场侦察系统中使用的雷达,必须快速且准确地提供单个目标坐标(距离、方位)的精确数值并跟踪目标。 雷达测角的物理基础是电波在均匀介质中传播的直线性和雷达天线的方向性。为了快速地提供目标的精确值,要采用自动测角的方法。当目标方向偏离天线轴线(即出现了 误差角Ε )时,就能产生一误差电压,误差电压的大小正比于误差角Ε,其极性随偏离方向不同而改变。此误差电压经跟踪系统变换、放大、处理后,控制天线向减小误差角的方向运动,使天线轴线对准目标[1]。 图1 雷达和差波束图 单脉冲测角就是确定角度误差所必须的全部信息在单脉冲的基础上获得,单脉冲天线接收的目标回波信号经多模馈源后,在和、差支路中形成和 (2)、差(?)信号。雷达和差波束 图如图1所示。和波束回波信号主要用于作为相位基准以确定信号正负号,差波束回波信号主要用于测角。当目标在波束 (和波束)中心时,左右馈源收 到的回波信号相同,经多模馈 源后和(2)信号最大,差(?)信号为零;当目标偏离和波束中心时,单脉冲天线接收到的回波差(?)信号大小及差(?)信号极性符号代表了目标偏离波束中心的程度和方向。雷达计算机软件据此计算出代表方位误差大小的值,送至伺服系统 V o l .33,Sup p l em ent A p ril,2008 火力与指挥控制 Fire Co nt ro l and Comm and Co n tro l 第33卷增 刊 :2007101:1972:
振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用
雷达原理 实验名称：振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用学院：电子工程学院 专业：信息对抗技术 班级： 021231 姓名： 振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用 摘要： 在雷达应用中，为了确定目标的空间位置，不仅要测量目标的距离，而且还要确定目标的方向，即测定目标的角坐标，其中包括目标的方位角和俯仰角。雷达测角的物理基础是电磁波在均匀介质中沿直线传播和雷达天线具有方向性。测角的方法可分为振幅法和相位法两大类。在雷达测角中，为了快速地提供目标的精确坐标值，要采用自动测角的方法。自动测角时，天线能自动跟踪目标，同时将目标的坐标数据经数据传递系统送到计算机数据处理系统。自动测角系统中，其中一种典型的是单脉冲自动测角系统。单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，单脉冲雷达的种类很多，其中最常用的是振幅和差式单脉冲雷达。 关键词： 雷达测角，雷达自动测角系统，单脉冲雷达，振幅和差单
脉冲 一、单脉冲定向原理 对目标的定向，即测定目标的方向，是雷达的主要任务之一。单脉冲定向是雷达定向的一个重要方法。所谓“单脉冲”，是指使用这种方法时，只需要一个目标回波脉冲，就可以给出目标角位置的全部信息。根据从回波信号中提取目标角信息的特点，可以将单脉冲定向分为两种基本的方法：振幅定向法和相位定向法，分别见于下图。除了上述两种方法外，由它们合成的振幅—相位定向法（或称为综合法）也得到了广泛的应用。 图2-1 单脉冲振幅定向法图2-2单脉冲相位定向法 1.1 相位定向法 振幅定向法是用天线接收到的回波信号幅度值来进行角度测量的，该幅度值的变化规律取决于天线方向图以及天线的扫描方式。振幅定向法可以分为最大信号法和等信号法两大类，其中等信号法又可以分为比幅法和和差法。 如图所示，平面两波束相互部分交叠，其等强信号轴的方向已知，两波束中 也已知。假设目标回波信号来向与等强信号轴向的心轴与等强信号轴的偏角 夹角为θ，天线波束方向图函数为F(θ)，则两个子波束的方向图函数可分别写成
雷达大作业-振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用
雷达原理大作业 振幅和差单脉冲雷达在自动测角系统中的应用 指导老师：魏青
振幅和差脉冲测角 基本原理 单脉冲自动测角属于同时波瓣测角法，在一个角平面内，两个相同的波束部分重叠，交叠方向即为等信号轴的方向。将这两个波束接收到的回波信号进行比较，就可取得目标在这个平面上的角误差信号，然后将此误差电压放大变换后加到驱动电动机控制天线向减小误差的方向运动。因为两个波束同时接收到回波， 故单脉冲测角获得目标角误差信息的时间可以 很短，理论上只要分析一个回波脉冲就可以确 定角误差，所以叫“单脉冲”。这种方法可以获 得很高的测角精度，故精密跟踪雷达通常采用 它。 由于取出角度误差信号的具体方法不同， 单脉冲雷达的种类很多，应用最广的是振幅和 差式单脉冲雷达，该方法的实质实际上是利用 两个偏置天线方向图的和差波束。 和差脉冲法测角的基本原理为： ①角误差信号。雷达天线在一个角平面内 有两个部分重叠的波束如错误！未找到引用源。 所示： 振幅和差式单脉冲雷达取得角误差信号的基本 方法是将这两个波束同时收到的信号进行和差处理，分别得到和信号和差信号。与和差信号相应的和差波束如错误！未找到引用源。(b) (c)。 振幅和差式单脉冲波束图 （a）两波束；（b）和波束；（c）差波束 其中差信号即为该角平面内的角误差信号。若目标处在天线轴向方向（等信号轴），误差角为零，则两波束收到的回波信号幅度相同，差信号等于零。目标偏离等信号轴而有一误差角时，差信号输出振幅与误差角成正比，而其符号（相位）则由偏离的方向决定。和信号除用作目标检测和距离跟踪外，还用作角误差信号的相位基准。 ②和差波束形成原理： 和差比较器是单脉冲雷达的重要部件，由它完成和差处理，形成和差波束。
某型单脉冲雷达跟踪不稳定分析
某型单脉冲雷达跟踪不稳定分析 单脉冲雷达是一种精密测量雷达，主要用于目标识别、精密跟踪测量、火箭和卫星跟踪、导航、地图测绘等，其跟踪是否稳定对于数据获取的精度极为重要，对不稳定跟踪数据进行分析，对于发现解决设备问题起到重要作用。 标签：雷达；跟踪；数据分析 1引言 本论文主要对雷达跟踪不稳定数据进行分析，从而发现设备隐患，对问题解决起到定位作用。在某次跟蹤信标球过程中，开展了C跟踪加偏试验。方位或俯仰单独加偏2mil，方位和俯仰均出现了明显的跟踪抖动现象（随机发散），统计误差电压以1V为中心，在±0.5V范围内随机跳动，取消加偏跟踪，天线跟踪恢复稳定，加偏跟踪误差电压趋势见图1。随后开展光跟加偏试验，现象与主跟加偏基本一致。 2数据分析 以以往跟踪数据作为参考，加偏跟踪误差电压趋势见图2，加偏跟踪状态与正常跟踪状态误差电压幅度相当。本次加偏跟踪时偏置电压随机抖动幅度明显比以往大，且方位/俯仰单独加偏会影响俯仰/方位误差电压的输出。通过多次加偏跟踪数据分析比对，可以说明雷达存在跟踪不稳定问题。 3问题原因分析 场放以下引起天线跟踪加偏抖动可能的原因主要有3个：一是伺服及天线结构问题，二是接收馈线幅相不平衡问题，三是接收通道噪声过大问题。针对这三个原因，做了以下排查工作。 3.1针对伺服天线结构问题开展的排查 ①施放标定求，微光电视四个象限光学加偏2mil跟踪，天线跟踪稳定。②跟踪天宫1号过境目标，S信号四个象限加偏2mil跟踪，天线跟踪稳定。由此可以排除伺服及天线结构问题。 3.2针对接收馈线幅相不平衡问题开展的排查 ①对幅相一致性进行标定，正常。标定结果与之前保持不变，但跟踪加偏抖动现象仍然存在，排除幅相标定错误问题。②使用模拟器定向灵敏度测试功能，长期观察差通道幅度和相位变化情况，均正常，而且四象限加偏时角误差输出稳定无跳变。由此可以初步排除场放以下接收馈线幅相问题。
舰载单脉冲跟踪雷达数学建模与仿真
第28卷 第6期 指挥控制与仿真 V ol.28 No.6 2006 年12月 Command Control & Simulation Dec.2006 文章编号 1673-3819(2006)06-0005-04 舰载单脉冲跟踪雷达数学建模与仿真 李素民 1 李 鲲 2 1 南京航空航天大学江苏 南京 2100162华中光电技术研究所 湖北 武汉 430074 摘 要根据典型舰载单脉冲跟踪雷达的组成及工作原理介绍一种舰载单脉冲跟踪雷达仿真建模方法重点描述了仿真原理及仿真模型组成介绍了雷达信号特性仿真雷达伺服系统仿真雷达信号处理系统仿真 等关键环节的数学仿真模型 结合仿真软件功能需求 给出了软件结构软件运行流程等仿真软件设计要点 关键词 跟踪雷达仿真数学建模软件设计 中图分类号E974 文献标识码 A Modeling and Simulation for Shipborne Mono-Pulse Tracking Radar LI Su-min 1, LI Kun 2 (1. Nanjing University of Aeronautic s and Astronaution, Nanjing 210016, China 2. Opti-Electronic Research Institute, Wuhan 222006, China) Abstract: A method for modeling and simulation is introduced in this paper in the basis of components and working principles of typical shipborne mono-pulse tracking radar. The simulation principles and the mathematical model is described, and then, the key models of simulations such as signal characteristics, servo systems and signal process system are followed. Finally, considering the requ irements of software function for simulation, the key points of design for software configuration and software flow chart are presented. Key words: shipborne mono-pulse tracking radar mathematical models simulation software 仿真技术是以相似原理 系统技术信息技术以及仿真应用领域的有关专业技术为基础以计算 机系统与应用有关的物理效应设备及仿真器为工 具 利用模型对系统进行研究的一门多学科的综合 性的技术 在武器装备研制的各个阶段 系统仿真都能发挥其特有的作用 可行性论证阶段 通过数 学仿真可研究武器系统战术技术指标的合理性和技 术方案的可行性 方案论证阶段 通过数学仿真或 半实物仿真比较和选择武器系统总体方案验证技 术方案和关键技术攻关成果并选定总体和分系统 的主要性能参数 系统设计阶段 通过仿真验证系 统设计的正确性合理性 [1] 雷达是一种目标跟踪探 测设备 它利用目标对电磁波的反射现象来发现目 标并测定其位置与其它探测设备相比 雷达探测 距离远测量精度高基本上不受昼夜和气象条件 限制 因此是舰载武器系统必备的目标跟踪探测设备 而单脉冲跟踪雷达是一种最常见的舰载跟踪雷 达类型为了给舰载武器系统的研究提供更好的仿真支持 建立高逼真度的仿真环境 对舰载单脉冲 跟踪雷达仿真技术的研究显得非常重要 收稿日期2006-07-16 修回日期2006-08-02 作者简介 李素民1965-女河南安阳人 研究员 研究领域为系统建模与仿真技术 李 鲲 1977-女 硕士研究生 1 仿真建模 仿真是通过建立系统模型数学模型物理效 应模型或数学物理效应模型并对所研究的实际或设想的系统进行试验研究的方法或过程典型的系统仿真过程包括系统模型建立仿真模型建 立 仿真程序设计模型确认仿真试验和数据分 析处理等由此可见仿真技术的核心是模型物理的数学的或非数学的的建立 验证和试验运 行技术 1.1 仿真对象简介 本文研究的仿真对象是典型舰载单脉冲跟踪雷达采用比幅单脉冲工作体制天线类型为卡塞格 伦单脉冲天线具有脉间频率捷变MTD 信号处理 等抗干扰技术 在目标指示引导下雷达能够迅速地捕获跟踪目标 送出目标定位数据和误差数据能有效精确地跟踪掠海飞行的反舰弹道低空/超低空飞机以及海上舰艇目标具有较强的抗干扰能力 可在复杂的电子环境中稳定精确地跟踪目标 1.2 仿真建模方法 仿真模型的建立方法有多种机理建模方法辨识建模方法模糊建模方法神经网络建模方法和模糊神经网络建模方法等[2]我们采用机理建模方法建立舰载单脉冲跟踪雷达仿真模型 万方数据
简述单脉冲雷达抗干扰技术
简述单脉冲雷达抗干扰技术 发表时间：2019-02-18T14:47:31.153Z 来源：《科技新时代》2018年12期作者：张宝亮 [导读] 单脉冲雷达在复杂电磁环境中进行目标探测和跟踪时，往往会出现距离、角度和频率等方面的误差。 中国人民解放军63771部队陕西渭南714000 摘要：自20世纪40年代末单脉冲雷达发明成功之后，凭借着其测角精度高、速度快、反角度欺骗干扰能力强等特点，广泛应用于精密测量、火控和气象雷达等领域，然而半个多世纪以来，随着科学技术的不断发展，电子干扰环境越来越复杂，雷达干扰技术也逐渐多元化，如何提升雷达的探测能力及跟踪能力便成为了雷达领域研究人员亟待解决的问题。本文就雷达的常见干扰方式及如何提升单脉冲雷达抗干扰能力这个问题，进行简单的探讨。 关键词：单脉冲雷达；抗干扰；雷达干扰 单脉冲雷达在复杂电磁环境中进行目标探测和跟踪时，往往会出现距离、角度和频率等方面的误差，从而无法有效的完成目标的识别，雷达所探测到的目标信息无法作为参考结果，此时，雷达无法作为探测和跟踪工具来使用。因此，如何增强单脉冲雷达在抗干扰方面的能力，已经成为雷达领域必备的研究课题。 1、目前单脉冲雷达的主要干扰技术 雷达干扰技术的本质是利用各种方式方法使得方雷达无法准确获取探测、跟踪、定位等信息，在科技高速发展的今天，电子干扰技术也发展得极为迅速，雷达干扰技术也呈现出百花齐放的现象，但从根本上来讲，无非是作为战术应用的常规干扰，以及非常规干扰两大类。 所谓的常规干扰，就是指在雷达对抗中比较常见的、通用型的的干扰方法，这类干扰，其原理脱不开信噪比这个概念，都是利用各种方法减弱雷达的信号接受能力。在实际对抗中使用比较多的包括射频存储转发干扰、无源干扰、阻塞噪声等。在对抗这类干扰时，采用的方式主要是提高跟踪能力及探测性能，应用到实际中表现为提升发射频率、增加隐形天线，或者使用低截获概率雷达等等。 而非常规干扰，则需要使用某些特殊技术才能够实现，这类雷达的结构及功能一般与常规雷达存在较大的差别。在对特定的单脉冲雷达进行非常规干扰之前，一般都要先进行探查，收集该雷达的某些特定的信息，如该雷达的频率及其使用的操作系统等。之后干扰机就可以复现被干扰雷达的信息，同时控制信号，发射虚假信号回波，使目标雷达接收错误的参数和信号。 两类干扰方式相比较，非常规干扰无疑具备更强的针对性，也更容易达成目的，因此在科技不断发展的今天，对抗单脉冲雷达时，使用的更多是非常规干扰。目前常见的非常规干扰技术有以下几种： 角度欺骗干扰：一般来说，单脉冲雷达只能在一定范围内识别目标，这个范围我们称之为分辩角，只要在这个范围内设置多个干扰源，单脉冲雷达就无法有效地识别真正的目标，从而达到影响其侦查能力。 距离欺骗干扰：也可以叫“距离波门拖引”。干扰机发射虚假的目标回波信号，破坏雷达的距离波门跟踪，从而使雷达丢失真实目标距离信息。它的原理是让目标的两个距离波门接收到不同强度信号，进而误导目标雷达的距离判断能力。 速度欺骗干扰：是一种用于干扰敌方自动速度跟踪雷达，使其无法获取目标真实速度信息的干扰技术。其原理是通过发送有频移误差的两个干扰信号，影响雷达的速度跟踪波门的探测能力。 自动增益控制欺骗干扰：这种干扰是迫使自动增益控制（AGC）反复进行控制转化，雷达的信号接收机受影响无法照常工作，进而出现雷达整体性能下滑等问题。 2、关于雷达抗干扰能力的研究 首先，我们讨论一下雷达的抗噪声干扰能力。由以往的理论和经验我们可知，噪声干扰会影响雷达各项参数的测量结果。对于单脉冲雷达而言，噪声干扰会影响它的角跟踪系统，降低其跟踪、测量的准确度。但在雷达实际的跟踪过程中，单脉冲雷达是能够分辨出噪声干扰信号以及角跟踪误差信号。在自动增益控制电路的过滤之下，起伏的噪声信号通常都无法影响单脉冲雷达稳定的跟踪效果。也就是说，在这种条件下，单脉冲雷达是可以跟踪到干扰源的。并且，当雷达的回波信号较弱而干扰信号较强时，干扰反而会促进雷达的跟踪效果。 这种现象好像和我们以往的理论和经验发生了冲突。但通过更深入的研究我们可以发现，在雷达的测量理论中，噪声与信号之间相互作用引起了信号被测参数的随机起伏。也就是说，能对测量精度造成影响的噪声，指的仅仅是那些能够直接造成信号所测得参数发生随机起伏现象的噪声。在单脉冲的角跟踪系统中，能导致雷达测量参数产生误差的噪声指的是能使伺服误差电压在零点作随机起伏的噪声。在实际中，单脉冲雷达两个馈源所探测到的信号差永远为零，干扰机发出的噪声干扰并不能影响伺服电压，雷达天线的方向和雷达测量的精度也不会因此而发生改变。反而是因为单脉冲雷达和、差支路接收机的热噪声是相互独立的，所以才会使得误差电压在零点起伏这一现象的必然发生，进而导致雷达测量精度不足。所以，我们之前得出的结论和雷达的测量理论并不冲突。 然后，是关于抗自动增益控制欺骗能力的分析。由上文我们可知，自动增益控制欺骗的主要原理是通过干扰自动增益控制（AGC），让雷达无法进行正常工作。然而在雷达对抗中，几乎所有雷达的自动增益控制环路均有响应宽带。想要用通/断调制达到干扰目的，其频率必须大于自动增益控制的响应带宽。此时，自动增益控制的电压会受干扰影响而起伏不定，它的电压值也就无法确定了。这个时候，相位检波仪的输出幅度无法稳定下来。这种起伏会导致雷达的角跟踪系统误差出现较大幅度的变化，使跟踪的结果发生偏差。这样，干扰才算真正生效。 但是，单脉冲雷达的角跟踪系统只需要根据独立的单脉冲信号就可以确定结果，这样的话，我们完全可以设计出较大的雷达接收机自动增益控制环路带宽，使其能够适应高频率的脉冲。这时，自动增益控制的环路带宽要远远大于伺服带宽。所以，要达到干扰的目的，自动增益控制欺骗的通/断调制频率就要高于自动增益控制的环路带宽，也就是要远高于伺服环路的截止频率。但由此引起的相位检波仪的输出幅度就无法进入到伺服环路，因此不会影响跟踪效果。 最后，我们分析一下常见信号处理方法在抗干扰领域的作用。 积累：积累技术在抗噪声干扰时，是利用信号和噪声间在时间特性及相位特性方面的区别，来进行在噪声之中对目标的检测。相参积累在此基础上利用了信号的相位及幅度信息，信噪比提高较多。理想状态下的相参积累，信噪比能够提高N倍（N表示所积累的脉冲数），但是在技术方面，实现起来比较困难。非相参积累则仅仅利用了信号的幅度信息，完全损失了它的相位信息，所以在效果上比相参积累要